ITMO940138A1

ITMO940138A1 - DEVICE FOR ANCHORING INSULATING MATERIALS TO THE WALLS OF OVENS FOR HIGH TEMPERATURES

Info

Publication number: ITMO940138A1
Application number: IT94MO000138A
Authority: IT
Inventors: Roberto Zavatti
Original assignee: Tecnochimica Sassolese Srl
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1995-01-07
Also published as: IT1269260B; ITMO940138A0

Abstract

Il dispositivo é volto a sopportare stabilmente a sbalzo il pacco con lastre (2) in materiale refrattario alla parete (1) del forno, consentendo la regolazione della compressione delle stesse contro detta parete senza dover accedere all'interno del forno e consentendo altresì il ripristino delle lastre stesse, di natura fibrosa: ciò per temperature anche intorno ai 1700°C; un tirante costituito da un elemento tubolare (4) in carburo di silicio, dotato all'estremità interna al forno di spinotto (6) estraibile agente su piastra (5) distributrice di pressione presenta, all'estremità esterna, una traversa (8) spostabile in trazione mediante manovra della ghiera (11) avvitata sulla filettatura (12) della bussola (9) che supporta a semi incastro detto elemento tubolare: detta bussola essendo dotata di aperture (10) per il passaggio a scorrimento di detta traversa; il dispositivo viene impiegato nei forni ad alta temperatura per la cottura di piastrelle e di "pezzi speciali".The device is designed to permanently support the pack with plates (2) made of refractory material to the wall (1) of the oven, allowing the adjustment of the compression of the same against said wall without having to access inside the oven and also allowing the restoration of the plates themselves, of a fibrous nature: this for temperatures even around 1700 ° C; a tie rod consisting of a tubular element (4) in silicon carbide, equipped with an extractable pin (6) acting on the pressure distributing plate (5) at the internal end of the oven, has a movable crosspiece (8) at the external end in traction by maneuvering the ring nut (11) screwed onto the thread (12) of the bush (9) which supports said tubular element half-joint: said bush being provided with openings (10) for the sliding passage of said cross member; the device is used in high temperature kilns for firing tiles and "special pieces".

Description

L'Invenzione concerne un dispositivo di ancoraggio dei materiali isolanti alle pareti dei forni per alte temperature, ossia un insieme di organi meccanici atti a sostenere, in particolare ma non esclusivamente, lastre in fibre isolanti interposte tra la lamiera esterna e la camera di combustione ad evitare eccessive perdite di calore. The invention relates to a device for anchoring the insulating materials to the walls of the furnaces for high temperatures, that is a set of mechanical members able to support, in particular but not exclusively, insulating fiber sheets interposed between the external sheet and the combustion chamber at avoid excessive heat loss.

Lo stato della tecnica comprende due tipi di dispositivi per ancorare lastre isolanti in fibre alle lamiere costituenti le pareti di forni per alte temperature: The state of the art includes two types of devices for anchoring fiber insulating sheets to the sheets constituting the walls of high temperature furnaces:

- un primo tipo di dispositivo permette d'infilare le lastre di fibra, disposte verticalmente e parallelamente alla parete per comporre lo spessore isolante complessivo differenziato con la lastra piu' resistente al fuoco prospiciente la camera di combustione, in aste seghettate d'acciaio inossidabile, fissate alla parete del forno perpendicolarmente ad essa e rivolte verso l'interno del medesimo: nella seghettatura della parte terminale di ciascuna asta essendo inserito a scatto un cappellotto in materiale ceramico refrattario la cui base, innestata nella seghettatura medesima, tende a comprimere il pacco di lastre contro la parete suddetta; - a first type of device allows to insert the fiber sheets, arranged vertically and parallel to the wall to compose the overall insulating thickness differentiated with the most fire resistant sheet facing the combustion chamber, in serrated stainless steel rods, fixed to the oven wall perpendicular to it and facing inwards: a cap in refractory ceramic material is snapped into the serration of the terminal part of each rod whose base, inserted into the serration itself, tends to compress the pack of plates against the aforesaid wall;

- un secondo tipo di dispositivo permette di infilare verticalmente lastre di fibra perpendicolari alla parete del forno a formare strato isolante unico non differenziato, in aste appuntite parallele alla parete medesima e ad essa supportate mediante elementi di supporto perpendicolari sagomati ad U: le lastre componenti tale strato essendo infilate in dette aste intorno alla metà dello spessore dello strato medesimo o anche meno con dette aste, o "unghioni<**>, supportate a coppie parallele sporgenti bilateralmente su elementi di supporto sagomati ad U, aventi base fissata alla parete, distribuiti in altezza lungo la parete medesima a formare come colonna, ripetuta per ogni pacco verticale di lastre. - a second type of device makes it possible to insert vertically sheets of fiber perpendicular to the wall of the oven to form a single insulating layer not differentiated, in pointed rods parallel to the wall itself and supported to it by means of perpendicular U-shaped support elements: the component sheets such layer being inserted into said rods around half the thickness of the layer itself or even less with said rods, or "claws <**>, supported in parallel pairs projecting bilaterally on U-shaped support elements, having a base fixed to the wall, distributed in height along the same wall to form a column, repeated for each vertical pack of slabs.

Peraltro. quanto al primo tipo di dispositivo, sono stati rilevati gli inconvenienti che seguono: Moreover. as for the first type of device, the following drawbacks were noted:

- il cappellotto di serraggio non può premere sufficientemente per ottenere la dovuta compattazione, in quanto regolabile secondo i gradini della seghettatura che non possono essere molto fitti e che, quindi, non possono consentire una fine regolazione della posizione assiale della base del cappellotto e quindi della compressione contro la parete del forno, quale invece sarebbe necessaria; - l'asta, sottile, non può, di per se stessa, sostenere il carico delle lastre: pertanto il sostegno di esse è affidato pressoché alla pura compressione; - the clamping cap cannot press sufficiently to obtain the necessary compaction, as it can be adjusted according to the steps of the serration which cannot be very dense and which, therefore, cannot allow a fine adjustment of the axial position of the base of the cap and therefore of the compression against the furnace wall, which instead would be necessary; - the thin rod cannot, by itself, support the load of the slabs: therefore their support is almost entrusted to pure compression;

- impossibilità d'impiego oltre i circa 1300°C, dato che l'asta, anche se annegata nelle fibre, non può resistere a piu’ alte temperature; - impossibility of use above about 1300 ° C, since the rod, even if embedded in the fibers, cannot withstand higher temperatures;

- diminuzione rapida, durante l'esercizio, del grado di compressione inizialmente applicato con i cappellotti sulle lastre esposte al fuoco, a causa del progressivo e rapido consumo delle fibre, tanto da costringere al ripristino dell'intiero sistema di lastre anche dopo molto meno di un anno; - rapid decrease, during operation, of the degree of compression initially applied with the caps on the sheets exposed to fire, due to the progressive and rapid consumption of the fibers, so much so as to force the restoration of the entire system of sheets even after much less than one year;

- possibilità di sostituzione dell'asta e delle lastre, in caso di necessità di riparazione o ripristino per riottenere un grado di compressione suffid ente, solo per raffreddamento completo e fermata del forno: ciò con grave danno economico. - possibility of replacing the rod and the plates, in case of need for repair or restoration to regain a sufficient degree of compression, only for complete cooling and shutdown of the kiln: this with serious economic damage.

Con riguardo poi al secondo tipo di dispositivo di ancoraggio delle lastre di fibre sono stati rilevati gli inconvenienti che seguono: With regard to the second type of anchoring device for the fiber plates, the following drawbacks have been noted:

costo dell'isolamento molto elevato dovendo essere impiegata la qualità piu* costosa di lastre di fibre in quanto lo strato isolante è necessariamente indifferenziato: quindi costituito da lastre di fibre tutte idonee all'esposizione diretta al fuoco; - limitazione dell'impiego del dispositivo per temperature fino a circa m ooaC, in quanto i supporti del tipo ad "unghioni" finora impiegati per infilare le lastre di fibre orizzontali non possono sopportare temperature piu' alte; very high cost of insulation since the more expensive quality of fiber sheets must be used since the insulating layer is necessarily undifferentiated: therefore constituted by fiber sheets all suitable for direct exposure to fire; - limitation of the use of the device for temperatures up to about m ooaC, since the supports of the "claw" type up to now used to insert the horizontal fiber plates cannot withstand higher temperatures;

- impossibilità di comprimere le lastre di fibre e quindi maggiore rapidità di sfaldamento e consumo; - impossibilità di manutenzione delle lastre per solo raffreddamento del forno. - impossibility of compressing the fiber plates and therefore greater speed of flaking and consumption; - impossibility of maintenance of the plates for only cooling of the oven.

Tale stato anteriore della tecnica è suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilità di eliminare gli inconvenienti sopraindicati. This prior state of the art is susceptible of considerable improvements with regard to the possibility of eliminating the aforementioned drawbacks.

Da quanto precede deriva la necessità di trovare un dispositivo di ancoraggio delle lastre isolanti alle pareti dei forni che consenta di raggiungere temperature ben oltre i 1000°C ed anche fino a 1700°C e piu', quali necessarie nei forni ceramici per la cottura di piastrelle ma, soprattutto, dei cosiddetti "pezzi speciali”, con possibilità di consentire la regolazione del dispositivo di ancoraggio dall'esterno del forno e con distribuzione dell’isolamento tale da consentire la soluzione piu’ economica. From the foregoing derives the need to find a device for anchoring the insulating plates to the walls of the kilns that allows to reach temperatures well over 1000 ° C and even up to 1700 ° C and more, as necessary in ceramic kilns for firing tiles but, above all, of the so-called "special pieces", with the possibility of allowing the adjustment of the anchoring device from the outside of the oven and with distribution of the insulation such as to allow the most economical solution.

Un altro aspetto dello stesso problema tecnico è quello di consentire, durante l'esercizio, la sostituzione delle lastre senza raffreddare completamente il forno e quindi senza dover interrompere la produzione in modo sensibilmente dannoso. Another aspect of the same technical problem is that of allowing the plates to be replaced during operation without completely cooling the oven and therefore without having to interrupt production in a significantly damaging way.

L’invenzione risolve il problema tecnico suddetto adottando, quanto alla distribuzione delle lastre isolanti all’interno del forno, quella con lastre parallele alla parete e con la piu’ resistente al calore prospiciente la camera di combustione o interno del forno; le lastre essendo ancorate alla parete medesima mediante dispositivo costituito da almeno un tirante regolabile dall’esterno del forno, atto a supportare a sbalzo e a contenere per pressione il pacco di dette lastre, passante perpendicolarmente attraverso le lastre medesime: tale tirante dovendo essere resistente al calore, quando occorra, anche fino a 1700"C e piu*. The invention solves the aforementioned technical problem by adopting, as for the distribution of the insulating plates inside the oven, the one with plates parallel to the wall and with the most heat resistant facing the combustion chamber or inside the oven; the sheets being anchored to the wall itself by means of a device consisting of at least one tie rod that can be adjusted from the outside of the oven, able to support cantilevered and to contain by pressure the pack of said sheets, passing perpendicularly through the sheets themselves: this tie must be heat resistant , when necessary, even up to 1700 "C and more *.

Ciò consentendo di mantenere costante la compressione delle lastre isolanti tra loro e contro la parete, ottenendo cosi’ di collaborare a supportarle stabilmente e di ottenere il minor grado di sfaldamento possibile quando costituite da fibre: durante l’esercizio del forno potendo essere regolata la compressione del pacco per solo intervento dall’esterno del forno. This allows to keep the compression of the insulating sheets constant between them and against the wall, thus obtaining to collaborate to support them stably and to obtain the lowest possible degree of flaking when made up of fibers: during the operation of the oven the compression can be adjusted of the pack only for intervention from outside the oven.

Detto tirante, vantaggiosamente tubolare e costituito da materiale refrattario alle alte temperature quale il carburo di silicio, essendo munito di distributore di pressione all'estremità di esso inserita nella camera di combustione del forno, contro la superficie interna dell’ultima lastra isolante. Said tie rod, advantageously tubular and made of refractory material at high temperatures such as silicon carbide, being equipped with a pressure distributor at the end of it inserted into the combustion chamber of the furnace, against the internal surface of the last insulating plate.

Ciò, oltre a consentire il raggiungimento di temperature anche intorno ai 1700°C, consente una stabile distribuzione della pressione sul pacco di lastre sufficiente per collaborare, insieme col tirante stesso, a supportarle durante l'esercizio del forno, senza dover operare alcun raffreddamento. This, in addition to allowing temperatures to be reached even around 1700 ° C, allows a stable distribution of pressure on the pack of plates sufficient to collaborate, together with the tie rod itself, to support them during the operation of the oven, without having to operate any cooling.

Essendo poi detto distributore di pressione costituito da una piastra mantenuta aderente alla superficie della lastra di fibre direttamente esposta al fuoco mediante traversa inserita in un foro trasversale praticato verso l’estremità di detto tirante, il dispositivo consente di sostituire le lastre, quando consunte o - comunque - non piu’ dotate delle necessarie qualità d'isolamento al calore, operando un raffreddamento parziale del forno, sufficiente per consentire l ingresso in esso di operatori protetti che provvedano a sfilare detta traversa o spinotto per rimuovere detta piastra e consentire la sostituzione delle lastre isolanti in tempi molto brevi, riducendo cosi* al minimo l’interruzione dell’esercizio. Since said pressure distributor is then constituted by a plate kept adherent to the surface of the fiber plate directly exposed to fire by means of a crosspiece inserted in a transverse hole made towards the end of said tie rod, the device allows the plates to be replaced, when worn or - in any case - no longer equipped with the necessary heat insulation qualities, operating a partial cooling of the oven, sufficient to allow the entry into it of protected operators who remove said crosspiece or pin to remove said plate and allow the replacement of the plates insulation in a very short time, thus minimizing * the interruption of the exercise.

Ulteriori vantaggi ottenuti da questa invenzione sono: semplicità del dispositivo; minor costo d'esercizio del forno; semplicità e rapidità di manovra nella sostituzione delle lastre isolanti; maggiore produttività. Further advantages obtained by this invention are: simplicity of the device; lower operating cost of the oven; simplicity and speed of operation in replacing the insulating plates; higher productivity.

Un modo di attuare l’invenzione è illustrato, a puro titolo esemplificativo, nelle due tavole di disegno allegate, in cui: Figura 1 è una sezione verticale della parete del forno tracciata in corrispondenza di uno dei tiranti di sostegno e contenimento del materiale isolante, secondo il trovato; Figura 2 è una sezione parziale ingrandita della testa del tirante; Figura 3 è la vista da sinistra di Figura 2; Figura 4 è la vista da destra di Figura 1. A way of carrying out the invention is illustrated, purely by way of example, in the two attached drawing tables, in which: Figure 1 is a vertical section of the furnace wall drawn in correspondence with one of the support and containment tie-rods of the insulating material, according to the invention; Figure 2 is an enlarged partial section of the tie rod head; Figure 3 is the left view of Figure 2; Figure 4 is the right view of Figure 1.

Sono indicati : con 1 la fiancata in lamiera o parete del forno, non raffigurato; con 2 degli strati, vantaggiosamente differenziati, di materiale isolante al calore, ad esempio lastre in fibra di coibentazione; con 3 un eventuale strato di materiale isolante diverso ed assai meno pregiato, collocato in corrispondenza della zona piu* fredda del forno; con 4 un elemento tubolare in materiale refrattario, ad esempio vantaggiosamente carburo di silicio, costituente tirante per il sostegno a mensola e per il contenimento a compressione del pacco di specifico materiale isolante formato dagli strati 2; con 5 una piastra d’estremità, infilata su detto elemento tubolare, fungente da distributore di pressione, pure in materiale refrattario, compressa contro il pacco medesimo dalla traversa 6, ad esempio uno spinotto estraibile, pure in materiale refrattario, inserita nel foro 7 dell'estremità dell'elemento tubolare 4 interna al forno; con 8 una seconda traversa, sporgente da almeno un lato, dell'estremità esterna dell'elemento tubolare 4, inserita nella bussola 9 di testa dotata di almeno un'asola, o apertura 10 in genere, nella quale scorre longitudinalmente detta traversa 8 resa mobile dalla spinta ottenuta per sola manovra di rotazione impressa sul dado o ghiera 11 avvitato su una filettatura esterna 12 di detta bussola: l'accoppiamento tra detto elemento tubolare e detta bussola essendo vantaggiosamente a semi incastro; con 13 una piastra intermedia fissata sulla bussola 9, ancorata alla parete 1 tramite viti 14; con 15 (Figura 2) i fori passanti per le viti 14. The following are indicated: with 1 the sheet metal side or oven wall, not shown; with 2 of the layers, advantageously differentiated, of heat insulating material, for example sheets of insulating fiber; with 3 a possible layer of different and much less valuable insulating material, placed in correspondence with the coldest area of the oven; with 4 a tubular element made of refractory material, advantageously for example silicon carbide, constituting a tie rod for the bracket support and for the compression containment of the pack of specific insulating material formed by the layers 2; with 5 an end plate, inserted on said tubular element, acting as a pressure distributor, also in refractory material, compressed against the pack itself by the crosspiece 6, for example an extractable pin, also in refractory material, inserted in the hole 7 of the end of the tubular element 4 inside the oven; with 8 a second crosspiece, protruding from at least one side, of the external end of the tubular element 4, inserted in the head bush 9 provided with at least one slot, or opening 10 in general, in which said crosspiece 8 slides longitudinally by the thrust obtained by a single rotation maneuver impressed on the nut or ring nut 11 screwed onto an external thread 12 of said bush: the coupling between said tubular element and said bush advantageously being semi-interlocking; with 13 an intermediate plate fixed on the bush 9, anchored to the wall 1 by means of screws 14; with 15 (Figure 2) the pass-through holes for the screws 14.

Nell’attuazione pratica, i materiali, le dimensioni, i particolari esecutivi, potranno essere diversi da quelli indicati , ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione. In practical implementation, the materials, dimensions, executive details may be different from those indicated, but technically equivalent to them, without thereby departing from the legal domain of the present invention.

Cosi’, invece del carburo di silicio, per l’elemento tubolare 4 e per altri elementi refrattari del dispositivo potrebbero essere usati materiali ceramici, quali la Mu e la Cordierite, o allumina ad alto tenore. Thus, instead of silicon carbide, ceramic materials, such as Mu and Cordierite, or high-content alumina, could be used for the tubular element 4 and other refractory elements of the device.

Inoltre la compressione delle lastre isolanti potrebbe essere ottenuta sostituendo l accoppiamento ghiera-filettatura (12-11) di comando dello spostamento della traversa (8) del tirante con altri organi meccanici noti, ad esempio tramite leve non raffigurate. Furthermore, the compression of the insulating plates could be obtained by replacing the ring nut-thread coupling (12-11) for controlling the displacement of the crosspiece (8) of the tie rod with other known mechanical members, for example by means of levers not shown.

Claims

CLAIMS 1. Device for anchoring the insulating materials to the walls of the high temperature furnaces, comprising at least one pack of parallel vertical plates leaning against the wall (1) of the furnace, at least one of which is made of heat-insulating material facing the inside, said pack being crossed by at least one cantilevered tie rod perpendicular to the wall itself and equipped with a compression and anchoring element against the surface of said pack facing the interior, characterized in that it is constituted by at least one tie rod in material resistant to high temperatures, adjustable from outside the oven.

2. Device according to claim 1, characterized in that said tie-rod, advantageously made of silicon carbide, is able to cantilever support and to contain by pressure the sheets of insulating material.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that said tie rod is constituted by a tubular element.

Device, according to claim 3, characterized in that said tubular element (4) anchored at one end to the surface of the plate of insulating material (2) facing the interior of the oven, has the opposite end sliding in a bush ( 9) fixed externally to the oven wall (1).

5. Device according to claim 4, characterized in that towards said end sliding in said bush, said tubular element <4) is provided with a crosspiece (8) projecting from at least one side.

6. Device according to claim 5, characterized in that in correspondence with said cross member (8) of the tubular element (4), said bush (9) is provided with at least one opening (10) for sliding in it of the crossbar (8).

7. Device, according to claim 6, characterized in that said bush <9) is equipped with an external thread (12) for screwing onto it a nut or ring nut (11) having a face intended for thrust contact with said crosspiece (8).

8. Device according to claim 4, characterized in that said bush (9) advantageously extended for a portion inside the furnace is fixed, by means of a plate (13), on the external surface of the wall (1) of the furnace itself.

9. Device according to claim 1 and one or more of the other claims, characterized in that the internal end of said tie rod, or tubular element (4) is provided with a crossbar or pin (6) which can be extracted in contact with a plate (5) acting as a pressure distributor against the surface of the insulating plate (2) facing the inside of the oven: plate and pin being made of refractory material resistant to high temperatures.